Das Prinzip verschiedener Thermometer
Thermometer ist ein allgemeiner Begriff für Temperaturmessgeräte, die die Temperatur genau beurteilen und messen können. Als Konstruktionsgrundlage dient das Phänomen der Ausdehnung und Kontraktion von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen unter Temperatureinfluss. Petroleum-Thermometer, Alkohol-Thermometer, Quecksilber-Thermometer, Gas-Thermometer, Widerstands-Thermometer, Thermoelement-Thermometer1, Strahlungs-Thermometer, optische Thermometer, Bimetall-Thermometer usw. stehen uns zur Auswahl, allerdings müssen wir auf die richtige Verwendungsweise achten. Um die relevanten Eigenschaften des Thermometers zu verstehen und besser zu nutzen, wurde dieses Buch speziell geschrieben.
1. Gasthermometer: Als Temperaturmessmaterialien werden häufig Wasserstoff oder Helium verwendet. Da die Verflüssigungstemperatur von Wasserstoff und Helium sehr niedrig ist, nahe Null, ist sein Temperaturmessbereich sehr breit. Dieses Thermometer ist sehr hoch und wird hauptsächlich für Präzisionsmessungen verwendet.
2. Widerstandsthermometer: Es ist in Metall-Widerstandsthermometer und Halbleiter-Widerstandsthermometer unterteilt, die entsprechend den Eigenschaften des sich mit der Temperatur ändernden Widerstandswerts hergestellt werden. Metallthermometer verwenden hauptsächlich reine Metalle wie Platin, Gold, Kupfer, Nickel und Rhodiumeisen, Phosphorbronzelegierungen; Halbleiterthermometer verwenden hauptsächlich Kohlenstoff, Germanium usw. Widerstandsthermometer sind einfach zu bedienen, zuverlässig und weit verbreitet. Sein Messbereich liegt bei etwa -260 Grad bis 600 Grad.
3. Thermoelement-Thermometer: Es ist ein in der Industrie weit verbreitetes Temperaturmessgerät. Hergestellt unter Verwendung des thermoelektrischen Phänomens. Zwei verschiedene Drähte werden zusammengeschweißt, um das Arbeitsende zu bilden, und die anderen beiden Enden werden mit dem Messgerät verbunden, um den Stromkreis zu bilden. Stellen Sie das Arbeitsende auf die zu messende Temperatur ein. Wenn die Temperatur des Arbeitsendes und des freien Endes unterschiedlich sind, tritt eine elektromotorische Kraft auf, so dass ein Strom in der Schleife fließt. Durch die Messung von Strom kann die Temperatur an einem bekannten Ort verwendet werden, um die Temperatur an einem anderen Ort zu bestimmen. Dieses Thermometer besteht hauptsächlich aus Kupfer-Konstantan, Eisen-Konstantan, Nickel-Konstantan, Gold-Kobalt-Kupfer, Platin-Rhodium usw. Es eignet sich für zwei Substanzen mit großem Temperaturunterschied und wird hauptsächlich für Messungen bei hohen Temperaturen und geringer Trübung verwendet. Einige Thermoelemente können hohe Temperaturen bis zu 3000 Grad messen, andere können niedrige Temperaturen nahe Null messen.
4. Bimetall-Thermometer: bezieht sich auf das Thermometer, das speziell zum Messen der Temperatur über 500 Grad verwendet wird, einschließlich optisches Thermometer, kolorimetrisches Thermometer und Strahlungsthermometer. Das Prinzip und der Aufbau des Bimetallthermometers sind relativ kompliziert und werden hier nicht wiederholt. Es hat einen Messbereich von 500 Grad bis 3000 Grad oder höher und ist nicht zum Messen niedriger Temperaturen geeignet.
5. Zeigerthermometer: Es ist ein Thermometer in Form eines Armaturenbretts, auch als Kalorimeter bekannt, das zur Messung der Raumtemperatur verwendet wird und nach dem Prinzip der thermischen Ausdehnung und Kontraktion von Metall hergestellt wird. Es verwendet ein Bimetallblech als Temperaturerfassungselement, um den Zeiger zu steuern. Bimetalle werden normalerweise mit Kupfer und Eisen vernietet, wobei Kupfer links und Eisen rechts ist. Da die Wärmeausdehnung und -kontraktion von Kupfer offensichtlicher ist als die von Eisen, zieht das Kupferblech bei steigender Temperatur das Eisenblech nach rechts, und der Zeiger lenkt nach rechts aus (zeigt auf hohe Temperatur). Bimetall; und umgekehrt. , wird die Temperatur niedriger und der Zeiger wird nach links ausgelenkt (zeigt auf niedrige Temperatur), angetrieben durch das Bimetallblech.
6. Glasrohr-Thermometer: Das Glasrohr-Thermometer nutzt das Prinzip der Wärmeausdehnung und -kontraktion zur Temperaturmessung. Da sich der Ausdehnungskoeffizient des Temperaturmessmediums vom Siedepunkt und Gefrierpunkt unterscheidet, umfassen unsere gängigen Glasrohrthermometer hauptsächlich: Kerosinthermometer, Quecksilberthermometer und Rotstift-Wasserthermometer. Die Vorteile sind einfache Struktur, bequeme Verwendung, hohe Messgenauigkeit und niedriger Preis. Der Nachteil besteht darin, dass die Ober- und Untergrenze sowie die Genauigkeit der Messung durch die Qualität des Glases und die Eigenschaften des Temperaturmessmediums begrenzt sind. Es kann nicht teleportiert werden und ist zerbrechlich.
7. Druckthermometer: Das Druckthermometer verwendet Flüssigkeit, Gas oder Sattdampf in einem geschlossenen Behälter, um nach Erwärmung eine Volumenausdehnung oder Druckänderung als Messsignal zu erzeugen. Sein Grundaufbau besteht aus drei Teilen: Temperaturfühler, Kapillarrohr und Anzeigetafel. Es war eine der frühesten Temperaturkontrollmethoden, die im Produktionsprozess verwendet wurden. Druck-Temperatur-Messsysteme sind nach wie vor ein sehr weit verbreitetes Messverfahren zur Temperaturanzeige und -regelung vor Ort. Die Vorteile von Druckthermometern sind: einfache Struktur, hohe mechanische Festigkeit, keine Angst vor Vibrationen. Kostengünstig und benötigt keine Fremdenergie. Die Nachteile sind: Der Temperaturmessbereich ist begrenzt, im Allgemeinen -80~400 Grad; der Wärmeverlust ist groß und die Reaktionszeit ist langsam; das Dichtungssystem des Instruments (Thermobirne, Kapillare, Federrohr) ist beschädigt, die Wartung ist erschwert und muss ersetzt werden; die Messgenauigkeit wird durch die Umgebungstemperatur beeinflusst, die Einbaulage der Glühbirne hat einen großen Einfluss und die Genauigkeit ist relativ gering; die Übertragungsdistanz der Kapillare ist begrenzt. Der normale Arbeitsbereich des Druckthermometers sollte 1/2--3/4 des Bereichs betragen, und das Anzeigeinstrument und die Temperaturkugel sollten sich möglichst in horizontaler Position befinden. Die während der Installation verwendeten Temperaturkugel-Befestigungsschrauben verursachen einen Temperaturverlust, was zu einer ungenauen Temperatur führt. Während der Installation sollte eine Wärmedämmung durchgeführt werden, und die warme Glühbirne sollte so weit wie möglich in einer vibrationsfreien Umgebung arbeiten.
8. Rotationsthermometer: Das Rotationsthermometer besteht aus gewalzten Bimetallblechen. Ein Ende des Bimetalls ist fixiert und das andere Ende ist mit dem Zeiger verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der beiden Metallstücke krümmt sich das Bimetallstück bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich und die Zeiger zeigen auf unterschiedliche Positionen auf dem Zifferblatt. Die Temperatur kann aus der Ablesung auf dem Zifferblatt ermittelt werden.
9. Halbleiterthermometer: Die chemische Widerstandsänderung von Halbleitern unterscheidet sich von der von Metall. Mit zunehmender Temperatur nimmt ihr Widerstand ab und variiert stärker. Daher kann eine kleine Temperaturänderung auch eine erhebliche Widerstandsänderung bewirken. Thermometer werden mit hoher Genauigkeit hergestellt und werden oft als Temperatursensoren bezeichnet.
10. Thermoelement-Thermometer: Ein Thermoelement-Thermometer besteht aus zwei verschiedenen Metallen, die mit einem empfindlichen Voltmeter verbunden sind. Metallkontakte erzeugen bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Potentialunterschiede über das Metall. Die Potentialdifferenz ist klein, daher wird ein empfindliches Voltmeter benötigt, um sie zu messen. Die Temperatur kann aus dem Ablesen des Voltmeters bekannt sein.
11. Optisches Pyrometer: Wenn die Temperatur eines Objekts hoch genug ist, um viel sichtbares Licht auszusenden, kann seine Temperatur durch Messung der Menge an Wärmestrahlung bestimmt werden. Dieses Thermometer ist ein leichtes Thermometer. Dieses Thermometer besteht hauptsächlich aus einem Teleskop mit einem Rotfilter und einer Reihe von Schaltkreisen mit einer kleinen Glühbirne, einem Galvanometer und einem variablen Widerstand. Stellen Sie vor dem Gebrauch den Zusammenhang zwischen der Temperatur, die der unterschiedlichen Helligkeit des Glühfadens entspricht, und dem Messwert des Amperemeters her. Richten Sie das Teleskop bei Gebrauch auf das zu messende Objekt und stellen Sie den Widerstand so ein, dass die Helligkeit der Glühbirne der Helligkeit des zu messenden Objekts entspricht. Zu diesem Zeitpunkt kann die Temperatur des Messobjekts am Galvanometer abgelesen werden.
12. Flüssigkristall-Thermometer: Flüssigkristalle unterschiedlicher Formeln haben unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen. Wenn sie einen Phasenwechsel durchlaufen, ändern sich auch ihre optischen Eigenschaften, wodurch die Flüssigkristalle verfärbt aussehen. Beschichtet man ein Stück Papier mit Flüssigkristallen mit unterschiedlichen Phasenumwandlungstemperaturen, lässt sich die Temperatur aus dem Farbumschlag des Flüssigkristalls erkennen. Der Vorteil dieses Thermometers ist, dass es gut ablesbar ist, aber der Nachteil ist, dass es nicht ausreicht. Wird oft in Zierfischbecken verwendet, um zu zeigen.
